Основные параметры характеризующие вибрацию. Характеристика основных параметров вибрации. Воздействие вибрации на организм человека. Ее нормирование

По ГОСТ 24346 – 80 под вибрацией понимается движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений любой величины, её характеризующей.

По механизму генерации различают вибрации с силовым, кинематическим и параметрическим возбуждением.

Силовое возбуждение вибрации – это возбуждение вибрации системы вынуждающими силами и моментами. Источниками их являются: возвратно-поступательные движущиеся системы (кривошипно-шатунные механизмы, ручные вибраторы и перфораторы, вибротрамбовки, виброплиты, вибробункеры и т.п.); неуравновешанные вращающиеся массы (ротора насосов и ГТД, ручные электрические и пневматические шлифовальные машины, режущий инструмент станков, вентиляторы и т.п.); ударные системы (ковочные и штамповочные молоты, подшипниковые узлы, зубчатые передачи и т.п.).

Кинематическое возбуждение вибрации – возбуждение вибрации системы сообщением каким-либо ее точкам заданных движений, не зависящих от состояния системы. Причинами его являются воздействие профиля дороги на автомобили и строительно-дорожные машины, электрокары и ручные тележки в помещениях, колебания пола помещений и т.п.

Параметрическое возбуждение вибрации – возбуждение колебаний и вибрации системы не зависящим от состояния системы изменением во времени одного или нескольких ее параметров (массы, момента инерции, коэффициентов жесткости и сопротивления). Источниками являются двигатели внутреннего сгорания при изменении давления газов в цилиндрах, пневматические двигатели и т.п.

По характеру изменения во времени различают колебания детерминированные (периодические или почти периодические), случайные (стационарные или нестационарные) и импульсные или затухающие, которые могут быть простыми и сложными.

Сложные колебательные процессы могут быть представлены в виде простых гармонических синусоидальных колебаний с помощью ряда Фурье.

Колебания подразделяются на свободные и вынужденные. Свободные колебания – вибрации системы, происходящие без переменного внешнего воздействия и поступления энергии извне. Вынужденные колебания – вибрации системы, вызванные и поддерживаемые силовым или кинематическим возбуждением.

Основными понятиями теории колебаний для вибрации являются:

1) вибрационные параметры: виброперемещение, виброскорость и виброускорение;

2) механический импеданс;

3) собственная частота.

Основными величинами, характеризующими вибрацию, происходящую по синусоидальному закону, являются:

· амплитуда виброперемещения S а – величина наибольшего отклонения колеблющейся точки от положения равновесия;

· амплитуда виброскорости V а – максимальное значение скорости колеблющейся точки;

· амплитуда виброускорения а а – максимальное значение ускорения колеблющейся точки;

· период колебаний Т – наименьший интервал времени, через который при периодических колебаниях повторяется каждое значение колеблющейся величины, характеризующей вибрацию;

· частота колебаний f – величина, обратная периоду колебаний.

Виброскорость и виброускорение связаны с виброперемещением и частотой ко­лебаний соотношениями:

V = 2 p × f × S и a = ( 2 p × f) 2 × S

Учитывая, что абсолютные значения величин, характеризующих вибрацию, изменяются в очень широких пределах, в практике виброакустических исследований и инженерных расчетах используют логарифмические уровни колебаний. Под ним понимается сравнительная характеристика колебаний двух одноименных физических величин, пропорциональная десятичному логарифму отношения оцениваемого и исходного значений величины

L = 20 × lq (b × b о –1),

где b – оцениваемое значение величины (скорость, ускорение и т.п.);

b о – исходное значение величины (скорости, ускорения и т.п.).

Так, например, уровни виброскорости и виброускорения определяются соответственно как

L V = 20 × lq (V × V o –1) и L A = 20 × lq (a × a o –1),

где V и а – оцениваемые значения соответственно виброскорости и виброуско­рения;

V o и а о – исходные (пороговые) значения виброскорости и виброускорения.

Согласно международному соглашению принято:

V о = 5 × 10 – 8 м/с и а о = 3 × 10 – 4 м/с 2 .

Уровни колебаний (вибрации) измеряются в децибелах (дБ).

В общем случае физическая величина, характеризующая вибрацию (например, виброскорость) является некоторой функцией времени: V = V(t ). Математическая теория показывает, что такой процесс можно представить в виде суммы бесконечно долго длящихся гармонических (синусоидальных) колебаний с различными амплитудами и периодами. В случае периодических колебаний частоты этих составляющих кратны основной частоте колебаний (процесса):

f n = n × f 1 ,

где n = 1,2,3,..;

f 1 – основная частота колебаний.

Основной характеристикой в производственной безопасности или охране труда является спектр вибрации, под которым понимается совокупность соответствующих гармоническим составляющим значений величины, характеризующей колебания (вибрации), в которой указанные значения располагаются в порядке возрастания частот гармонических составляющих. Периодическим и почти периодическим колебаниям соответствует дискретный спектр, непериодическим – непрерывный спектр. Если колебания представляют собой наложение периодических и случайных колебаний, то спектр имеет смешанный характер.

Интенсивность вибрационных воздействий на человека, приборы и другие объекты зависит от частоты. Поэтому весь диапазон частот колебаний принято разбивать на отрезки (полосы частот) и определять уровни вибрации для каждой полосы в отдельности. В качестве стандартных частотных полос при оценке вибрационной безопасности принимают октавные полосы, у которых отношение верхних граничных частот к нижним частотам равно 2. Каждую октавную полосу принято обозначать среднегеометрическим значением ее граничных частот, определяемым по формулам

f c = (f max × f m in) 0,5 = 2 0,5 f min @ 1,41 f min ,

где f min – нижняя, а f max – верхняя граничная частота, Гц, причем f max = 2 f min .

При необходимости октавные полосы делят на третьоктавные, для которых f max = 2 1/3 f min @1,26 f min . Например, первая октавная полоса имеет граничные частоты 0,7 и 1,4 Гц, а ее среднегеометрическая частота f c = 1 Гц; следующая, соответственно 1,4….2,8 Гц и 2 Гц и т. д.

Механический импеданс (Z) определяется как отношение вынуждающей силы (F ), приложенной к системе, к результирующей колебательной скорости υ в точке приложения силы

Собственная частота - это частота свободных колебаний системы, т.е. колебаний без переменного внешнего воздействия и поступления энергии.

Рис. 11.1. Собственная часто­та колебаний

Собственная частота колебаний системы (f 0 ), представленной на рис. 11.1, определяется по формуле:

где К - жесткость пружины; М - масса груза.

При равенстве собственной частоты колебаний системы частоте вынужденных колебаний возникает явление резонанса, приводящее к резкому увеличению амплитуды колебаний.

Классификация вибраций

В соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий» вибрация, воздействующая на человека, классифицируется следующим образом.

По способу передачи :

Общая вибрация, передающаяся через опорные поверхности на те­ло сидящего или стоящего человека;

Локальная вибрация, передающаяся через руки человека, на ноги сидящего человека и на предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов.

Общая вибрация в соответствии с ГОСТ 12.1.012 – 90 и СН 2.2.4/2.1.8.566 – 96 по источнику подразделяется на три категории:

1 – транспортная вибрация, воздействующая на операторов самоходных и при­цепных машин и транспортных средств при их движении по местности, агрофонам и дорогам, в т.ч. при их строительстве;

2 – транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на операторов машин с ограниченной подвижностью, перемещающихся только по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок и горных выработок;

3 «а» – технологическая вибрация, воздействующая на операторов стационарных машин и оборудования или передающаяся на рабочее место, не имеющее источников вибрации;

3 «б» - технологическая вибрация, передающаяся на рабочие места, где нет ге­нерирующих вибрацию машин;

3 «в» – вибрация на рабочих местах работников умственного труда и персонала, не занимающегося физическим трудом.

Характерные случаи передачи вибрации телу человека с указанием опорных поверхностей приведены на рис. 11.2

Рис. 11.2. Варианты передачи вибрации телу человека

По источнику возникновения :

· общая в жилых помещениях и общественных зданиях:

От внешних источников (городского рельсового транспорта и автотранспорта; промышленных предприятий и передвижных промышленных установок);

От внутренних источников инженерно-технологического оборудования зданий и бытовых приборов (лифты, вентиляционные системы, холодильники и т.д.);

· локальная вибрация на производстве:

Локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного ме­ханизированного инструмента (с двигателями), органов ручного управления машинами и оборудованием;

Локальная, передающаяся человеку от ручного немеханизированного инструмента (без двигателей).

Вибрация в зависимости от времени действия подразделяется на:

Постоянную, при которой величина контролируемого параметра за время наблюдения изменяется не более, чем в два раза (на 6 дБ);

Непостоянную, при которой величина контролируемого параметра изменяется более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 10 мин при измерении с постоянной времени 1 с., в том числе колеблющуюся, прерывистую и импульсную.

По характеру спектра :

· Узкополосная, у которой контролируемые параметры в одной третьоктавной полосе частот более чем на 15 дБ превышают значения в соседних третьоктавных полосах (рис. 11.3);

· Широкополосная - с непрерывным спектром более одной октавы (рис.11.4).

Рис. 11.3. Узкополосная вибрация

Рис. 11.4. Широкополосная вибрация

По частотному составу :

· Низкочастотная – с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах частот 1-4 Гц для общих вибраций и 8-16 Гц - для локальных вибраций.

· Среднечастотная – 8-16 Гц для общих вибраций и 31,5-63 Гц - для локальных вибраций.

· Высокочастотная – 31,5-63 Гц для общих вибраций и 125-1000 Гц - для локальных вибраций.

Нормирование вибрации

Нормирование производственной вибрации осуществляется на основании СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий».

Гигиеническая оценка постоянной и непостоянной вибрации в соответствии с указанным нормативным документом может производиться тремя методами:

· частотным (спектральным) анализом нормируемого параметра;

· интегральной оценкой по частоте нормируемого параметра;

· интегральной оценкой с учетом времени вибрационного воздействия по эквивалентному (по энергии) уровню нормируемого параметра.

Локальная вибрация нормируется в октавных полосах со среднегеометрическими частотами: 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц; общая вибрация - в октавных или 1/3 октавных полосах со среднегеометрическими частотами 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 31,5; 40,0; 50,0; 63,0; 80,0 Гц.

При частотном (спектральном) анализе нормируемыми параметрами вибрации являются измеряемые в октавных или 1/3 октавных полосах частот средние квадратические значения виброскорости и виброускорения или их логарифмические уровни (L υ , L a).

При интегральной оценке по частоте нормируемым параметром является корректированное значение виброскорости или виброускорения (U) или их логарифмические уровни (L u), измеряемые с помощью корректирующих фильтров или вычисляемые по формулам:

,

,

где Ui, Lu i – средние квадратические значения виброскорости или виброускорения или их логарифмические уровни в i- й частотной полосе;

п – число октавных полос в нормируемом частотном диапазоне;

К i , L ki – весовые коэффициенты для i -й частотной полосы соответственно для абсолютных значений или их логарифмических уровней.

Значения весовых коэффициентов приведены для локальной и общей вибраций с учетом направления действия (Z o , X o , Y o )в СН 2.2.4/2.1.8.566-96.

При интегральной оценке вибрации с учетом времени ее воздействия по эквивалентному (по энергии) уровню нормируемым параметром является эквивалентное корректированное значение виброскорости или виброускорения (U экв ) или их логарифмический уровень (L экв ),измеренное или рассчитанное по нижеприводимым формулам:

;

,

где Ui – корректированные по частоте значения контролируемых параметров виброскорости (υ , L υ ), м/с, или виброускорения (a, L a), м/с 2 , действующих в течение времени t i ;

t i – время действия вибрации в i-ом интервале, ч;

п – общее число интервалов действия вибрации;

Т – общее время действия вибрации, ч., .

В СН 2.2.4/2.1.8.566-96 установлены предельно допустимые величины нормируемых параметров локальной и общей вибрации 1, 2 и 3 (а, б, в)категорий при длительности вибрационного воздействия 480 мин (8 ч).

В качестве примера в табл. 11.1 приведены предельно допустимые величины параметров локальной вибрации.

Таблица 11.1.

Защита от производственного шума.

Мероприятия по борьбе с производственным шумом можно разделить на обеспечение защиты коллективной всех сотрудников предприятия и индивидуальной каждого из работающих. Приоритетным направлением всегда является коллективная защита, которая может включать такие мероприятия как, например, своевременное обслуживание и замена вышедших из строя механизмов, инкапсуляция шумного оборудования, установка шумопоглощающих экранов и т.д. В случае если мероприятия по коллективной защите не дают удовлетворительного результата, необходимо обеспечить индивидуальную защиту каждого сотрудника предприятия.

Противошумные вкладыши или беруши рекомендуется применять в случаях, когда рабочие подвергаются воздействию повышенных шумов в течение продолжительного времени. Противошумные вкладыши устанавливаются внутрь слуховых каналов и снижают уровень слышимого шума. Существует два вида берушей : одноразового использования и многоразовые. Одноразовые беруши , чаще всего, изготавливаются из вспененного полиуретана, который после сжатия восстанавливает свою первоначальную форму. Такие противошумные вкладыши обычно довольно мягкие и комфортные, их можно применять для защиты от раздражающих шумов даже во время сна. Беруши многоразового использования изготавливаются из мягких сополимеров, которые могут сохранять свои характеристики в течение продолжительного времени. Часто они комплектуются тесемкой для возможности ношения на шее во время перерывов в эксплуатации и футляром для гигиеничного хранения. Многоразовые беруши легко очищаются при помощи мыла и воды.

Для частого, но непродолжительного пребывания в зоне шума лучше всего подходят противошумные наушники . Необходимо обратить внимание именно на непродолжительность в использовании наушников – любые даже самые комфортные противошумные наушники нельзя носить продолжительное время, так как они оказывают определенное давление на голову, а под изолирующими чашечками образуется пот.

Все средства индивидуальной защиты от шума имеют свои шумоизолирующие характеристики. Величина снижения шума в определенных диапазонах частот, выражаемая в дБ, для разных средств защиты может существенно отличаться. Задача состоит в том, чтобы обеспечить достаточную, но не избыточную защиту (уровень шума внутри защищенного уха должен быть в пределах 70-75 дБ). Избыточная шумоизоляция может вызывать чувство замкнутости и тревоги, человек может не слышать предупреждающие сигналы движущихся механизмов.

Инфра- и ультразвук.

Ультразвуком называют механические колебания упругой среды с частотой, превышающей верхний предел слышимости -20 кГц.

Ультразвук обладает главным образом локальным действием на организм, поскольку передается при непосредственном контакте с ультразвуковым инструментом, обрабатываемыми деталями или средами, где возбуждаются ультразвуковые колебания. Ультразвуковые колебания, генерируемые ультразвуком низкочастотным промышленным оборудованием, оказывают неблагоприятное влияние на организм человека. Длительное систематическое воздействие ультразвука, распространяющегося воздушным путем, вызывает изменения нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов. Наиболее характерным является наличие вегетососудистой дистонии и астенического синдрома. Степень выраженности изменений зависит от интенсивности и длительности воздействия ультразвука и усиливается при наличии в спектре высокочастотного шума, при этом присоединяется выраженное снижение слуха. В случае продолжения контакта с ультразвуком указанные расстройства приобретают более стойкий характер. Меры предупреждения неблагоприятного действия ультразвука на организм операторов технологических установок, персонала лечебно-диагностических кабинетов состоят в первую очередь в проведении мероприятий технического характера. К ним относятся создание автоматизированного ультразвукового оборудования с дистанционным управлением; использование по возможности маломощного оборудования, что способствует снижению интенсивности шума и ультразвука на рабочих местах на 20-40 дБ; размещение оборудования в звукоизолированных помещениях или кабинетах с дистанционным управлением; оборудование звукоизолирующих устройств, кожухов, экранов из листовой стали или дюралюминия, покрытых резиной, противошумной мастикой и другими материалами. При проектировании ультразвуковых установок целесообразно использовать рабочие частоты, наиболее удаленные от слышимого диапазона - не ниже 22 кГц.

Инфразвуком называют акустические колебания с частотой ниже 20 Гц. Этот частотный диапазон лежит ниже порога слышимости и человеческое ухо не способно воспринимать колебания указанных частот. Производственный инфразвук возникает за счет тех же процессов что и шум слышимых частот. Исследования биологического действия инфразвука на организм показали, что при уровне от 110 до 150 дБ и более он может вызывать у людей неприятные субъективные ощущения и многочисленные реактивные изменения, к числу которых следует отнести изменения в центральной нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном анализаторе. Имеются данные о том, что инфразвук вызывает снижение слуха преимущественно на низких и средних частотах. Выраженность этих изменений зависит от уровня интенсивности инфразвука и длительности действия фактора. Допустимыми уровнями звукового давления являются 105 дБ в октавных полосах 2, 4, 8, 16 Гц и 102 дБ в октавной полосе 31,5 Гц. При этом общий уровень звукового давления не должен превышать 110 дБ Лин. Наиболее эффективным и практически единственным средством борьбы с инфразвуком является снижение его в источнике. При выборе конструкций предпочтение должно отдаваться малогабаритным машинам большой жесткости, так как в конструкциях с плоскими поверхностями большой площади и малой жесткости создаются условия для генерации инфразвука.

Физические характеристики вибрации.

Вибрация – колебательные движения материальной точки или механической системы. Причиной возбуждения вибрации являются возникающие при работе машин и агрегатов неуравновешенные силовые воздействия, кинематическое возбуждение при движении транспортных средств по неровному пути и т.д.

Основными физическими параметрами вибрации являются:

Частота f 0 , Гц;

Период колебаний Т, с;

Амплитуда виброперемещения А, м;

Амплитуда колебательной скорости V, м/с;

Амплитуда колебательного ускорения W, м/с 2 .

Эти параметры находятся в следующей зависимости:

Базовая частота предельного спектра для общей вибрации равна 63 Гц, для локальной- 125 Гц

Гигиеническими характеристиками вибрации, определяющими её воздействие на человека, являются среднеквадратичные значения виброскорости и её логарифмические уровни. Вибрация оценивается логарифмическим уравнением виброскорости в децибелах.

Логарифмический уровень виброскорости определяют по выражению: (3)

где: V 0 – пороговое значение виброскорости, равное 5 10 –8 м/с.

Пороговое значение виброскорости – это то значение виброскорости, при котором человек едва начинает ощущать действие вибрации.

Логарифмический уровень виброускорения вычисляют по формуле: , дБ (4)

где W o – пороговое значение виброускорения, W o =3 10 –4 , м/с 2 .

Классификация вибраций

По_способу передачи-на человека вибрации подразделяют на общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека, и локальную, передающуюся через руки человека.

По направлению действия вибрация бывает - действующей вдоль осей ортогональной системы координат X, У, Z - для общей вибра­ции, где Z - вертикальная ось, а А" и У- горизонтальные оси; дей­ствующей вдоль всей ортогональной системы координат Х р, Y p , Z p - для локальной вибрации, где ось Х р совпадает с осью мест охвата (руко­ятки, рулевого колеса и др.), а ось Z p лежит в плоскости, образованной осью Х„ и направлением подачи или приложения силы.Общая вибрация по источнику ее возникновения подразделяется на транспортную, возникающую в результате движения по местности; транспортно-техническую, которая появляется при работе машин, выполняющих технологическую операцию в стационарном положении или при перемещении по специально подготовленной части производст­венного помещения, промышленной площадки; технологическую, кото­рая возникает при работе стационарных машин или. передается на рабо­чие места, не Имеющие источников вибрации.

43.прохождение звуковой волны преграды

Звуковые волны при встрече с преградой стично отражаются и частично преломля-тся. Часть преломленной энергии поглоща­ется в материале преграды. Оставшаяся часть звуковой энергии проникает за преграду (рис. 11.2). Количество отражений и преломле­ний энергии зависит от частоты колебаний, угла падения фронта волны на преграду и фи­зических свойств ограждающих конструкций.

Способность материалов и конструкций по­глощать звуковую энергию характеризуется коэффициентом звукопоглощения а, который равен отношению звуковой энергии, поглощен­ной материалом Е потл , к падающей звуковой энергии 4,а Д:

а=£= »<1. Отражение звука от преграды характеризу­ется коэффициентом отражения Р, равным от­ношению отраженной от поверхности энергии £ отр к падающей звуковой энергии:

Рис. 11.2. схемы отражения, поглощения и прохождения звуковой энергии при встрече с преградой (Е ппд - падающая звуковая энергия: Е отр – отраженная преградой звуковая энергия; Е погл. - прошедшая за преграду звуковая энергия)

Звукоизоляция.

Звукоизоляция – применение звукоизолирующих ограждений на путях распространения воздушного шума. Эффект снижения шума достигается путем отражения звуковых волн от звукоизолирующих ограждений. Звукопоглощение достигается облицовкой ограждающих поверхностей помещения специальными пористыми материалами, уменьшающие отражение звуковых волн от поверхностей, встречаемых ими на путях распространения. Звуковая энергия, попадая в поры звукопоглотительных материалов, переходит в тепловую в результате многократного отражения от стенок пор. Наиболее интенсивно преобразуют энергию звуковых колебаний в тепловую пористые и рыхлые материалы, которые и применяют для
:получения высокогозвукопоглощающего эффекта.

45 Звукопоглощение.

Для звукопоглощения используют способность строительных материалов и конструкций рассеивать энергию звуковых колебаний. При падении звуковых волн на звукопоглощающую поверх­ность, выполненную из пористого материала (например, пенопласта) значительная часть акустической энергии расходуется на приведение в колебательное движение воздуха в порах, что вызывает его разогрев. При этом кинетическая энергия звуковых колебаний преобразуется в.тепловую, которая рассеивается в окружающем пространстве.

Наиболее интенсивно преобразуют энергию звуковых колебаний в тепловую пористые и рыхлые материалы, которые и применяют для получения высокого звукопоглощающего эффекта.

Виброизоляция.

Виброизоляционная защита является одним из эффективных способов защиты рабочих мест, оборудования и строительных конструкций of вибраций, вызываемых работой машин и механизмов. Виброизоляция -это способ вибрационной защиты, заключающийся в уменьшении пере­дачи вибрации от источника возбуждения защищаемому объекту при помощи устройств (виброизоляторов), помещаемых между ними

Для создания вибробезопасных машин при их конструировании при­меняют методы, снижающие параметры вибраций воздействием на источник возбуждения, а для машин со встроенным рабочим местом до­полнительно методы вибрации, установленные ГОСТ 12.4.046-78 При проектировании технологических процессов и производственных зданий и сооружений должны быть выбраны машины с наименьшими значениями параметров вибрационных характеристик, зафикси­рованы рабочие места (зоны), на которых работающие могут подвергаться воздействию вибраций; разработана схема размещения машин с учетом создания минимальных уровней вибрации на рабочих местах; произведены расчеты (оценки) ожидаемых уровней вибрации на рабочих местах; выбраны строительные решения оснований и перекрытий для установки машин, обеспечивающие гигиенические нормы вибрации на рабочих местах; выбраны и рассчитаны необходимые средства вибро- защиты машин или рабочего места оператора, позволяющие вместе со строительными решениями обеспечить гигиенические нормьь вибраций на рабочих местах.

Пружинные виброизоляторы эффективны на низких частотах, резиновые – на высоких (более 30 Гц).

Основными параметрами, характеризующие вибрацию являются: амплитуда А, м; частота колебаний f, Гц; колебательная скорость V, м/с; ускорение колебаний W, м/с 2 ; период колебаний T, сек.

Степень воздействия вибрации на физиологические ощущения человека определяется величиной колебательного ускорения и скоростью колебаний:

Вибрация отмечается вблизи оборудования, при работе пневматического инструмента, при неправильной балансировке валов машин, при транспонировании жидкостей и газов по трубопроводам, при технологических процессах укладки бетона с применением вибрационных агрегатов.

Для исследования вибрации весь диапазон частиц разбивается на основные диапазоны. Среднегеометрические значения частот, на которых исследуют вибрацию, таковы: 2, 4, 8, 16, 31, 50 Гц. Учитывая, что абсолютные значения параметров характеризующих вибрацию, применяются в широких пределах, на практике пользуются понятием уровней параметров виброскорости (V) и виброускорения (W).

Воздействие вибрации на человека

Вибрация воздействующая на человека, нормируется для каждого направления в каждой октавной полосе. Важное гигиеническое значение имеет частота вибраций. Частоты вибраций 35-250Гц наиболее характерны при работе с ручным инструментом, могут вызвать вибрационную болезнь со спазмой сосудов.

Частоты ниже 35Гц вызывают изменения в нервно-мышечной системе и суставах. Наиболее опасны производственные вибрации равные или отдельных органов и равные 6-10Гц. Колебания с такой частотой влияют на психологическое состояние человека. Длительная вибрация может привести к гибели людей. Вибрация оказывает опасное действие на отдельные органы тела и организм человека в целом, нарушая нормальное функционирование нервной системы и органов, связанных с обменом веществ. Вибрация может вызвать нарушения деятельности сердечнососудистых и дыхательных органов, заболевания рук и суставов. Особенно опасны вибрации с большой амплитудой, которые оказывают в основном неблагоприятное действие на костно-суставный аппарат. При малой интенсивности и кратковременном воздействии вибрация оказывает даже благоприятное влияние. При высокой интенсивности и продолжительном действии вибрация может привести к развитию профессиональной вибрационной болезни, которая при известных условиях может привести в «церебральную» форму, практически не излечимую.

безопасность жизнедеятельность вибрация утопающий

Вибрация представляет собой механические колебания твердого тела вокруг положения равновесия (ГОСТ 12.1.012-90 «Вибрационная безопасность. Общие требования»).

Действие вибрации определяется передачей человеку механической энергии от источника колебаний. Вибрация с физической точки зрения относится к колебательным процессам, происходящим в механических системах, при которых материальное тело через определенные промежутки времени проходит одно и тоже устойчивое положение.

Как правило, причиной возбуждения вибрации являются, возникающие при работе машин и агрегатов, неуравновешенные силовые воздействия:

Неуравновешенные возвратно-поступательные движения элементов машин (перфораторы, отбойные молотки);

Неуравновешенные вращающиеся массы машин, когда есть несовпадение центра массы тела и оси вращения (шлифовальные машины, дрели);

Удары деталей (сваебойные машины, перфораторы).

Таким образом, источником вибрации является практически всякая машина, агрегат, транспортирующее устройство или транспортное средство, так сотрясение ковшового погрузчика на дороге, тряску палубы на судне из-за работающего двигателя и т.п. - это тоже вибрация.

Вибрация в рабочей среде разделяется на общую и местную вибрацию.

Об общей вибрации идет речь, когда человек опирается о вибрирующую поверхность всей тяжестью тела, например, стоя, сидя или лежа на ней. Выполняя работу около стационарных машин и станков и специальных виброустановок, рабочие подвергаются воздействию вибрации рабочего места, т.е. общей вибрации, когда вибрация действует на весь организм (вибростолы, виброплощадки ДСК). С общей вибрацией наиболее часто сталкиваются транспортные работники (трактористы, водители, операторы погрузчиков, горнодобывающего оборудования), судовые команды, а также операторы различных движущихся или просто больших машин и т.п.

Местной вибрацией называют вибрацию, при которой вибрация входит через одну конечность и преимущественно этой конечностью ограничена. Как правило, это означает, что работник держится за вибрирующий объект рукой или вибрирующая установка закреплена на нем. Т.е. при пользовании вибрационным инструментом (дрели, перфораторы, горные сверла, гайковерты, электро-бензиномоторные пилы) вибрация передается на руки рабочего.

С местной вибрацией сталкиваются преимущественно работники строительной, металло- и деревообрабатывающей отраслей при использовании разнообразных ручных инструментов, а также операторы более крупных машин, которые держатся за вибрирующие детали (рули, рукоятки и пр.).

Однако, такое разделение вибрации - условно. При локальной вибрации она передается так же на весь организм человека. Этому способствует относительно хорошая проводимость механических колебаний тканями тела, особенно костной системой.

Результатом вибрационного воздействия является снижение производительности труда и качества работы, возникновение вибрационной болезни.

Основные параметры, характеризующие вибрацию:

1) Амплитуда (А), т.е. на какое расстояние отклоняется вибрирующая поверхность или ручной инструмент от положения равновесия (максимальное перемещение колеблющейся точки), м;

2) Скорость перемещения (колебательная скорость) (V), м/с;

3) Ускорение перемещения (колебаний) (w), м/с2;

4) Период колебаний Т, с;

5) Частота колебаний f, Гц.

При гармонических колебаниях скорость и ускорение могут быть вычислены по формуле (6.1), как первая и вторая производная по времени и в конечном виде их максимальные значения соответственно равны

Учитывая, что абсолютные значения параметров, характеризующих вибрацию, изменяются в широких пределах, на практике указанные величины выражаются также в:

Уровнях виброскорости:

Lv=20*lgV/V0, дБ,

где V - текущее значение скорости, м/с;

V0=5*10-8 м/с - пороговое значение скорости.

Порог болевого ощущения при вибрации с V=0,01 м/с.

Уровнях виброускорения:

Lа=20*lgа/а0, дБ,

где а - текущее значение ускорения, м/с2;

а0=1*10-6 м/с2 - пороговое значение ускорения.

Lv и Lа являются энергетическими характеристиками вибрации, причем основной характеристикой вибрации, в соответствии с международными документами является уровень виброускорения.

Для исследования вибраций весь диапазон их частот разбивается на октавные полосы.

F общ = 1 80 Гц.

F лок = 5 1400 Гц.

Для общей вибрации F сг = 1,2,4,16,31.5,63 Гц.

Для локальной вибрации F сг = 8,16,31.5,63,126,250,500,1000 Гц.

Общая вибрация имеет достаточно узкий частотный диапазон. Локальная вибрация имеет более широкий диапазон частот.

Для оценки станков и механизмов общая вибрация выражается в треть октавных полосах частот: 1/3 f cг = 0.8,1.0,1.25,1.6,2.0,2.5,3.15,4.0,5.0,6.3,8.0, 10.0,12.5,16.0,20.0, 25.0,31.5,40.0,50.0,63.0 Гц.

Допустимые уровни вибрации. Различают гигиеническое и техническое нормирование вибраций.

Гигиенические - ограничивают параметры вибрации рабочих мест и поверхности контакта с руками работающих исходя из физиологических требований, исключающих возможность возникновения вибрационной болезни.

Технические - ограничивают параметры вибрации не только с учетом указанных требований, но и исходя из достижимого на сегодняшний день для данного типа оборудования уровня вибрации.

Санитарные нормы устанавливают предельно допустимые величины вибрации в производственных помещениях предприятий:

* При таких параметрах вибрации даже сверхпрочные клепочные конструкции до полного своего разрушения выдерживают не более 30 минут.

Приведенные нормы одинаковы для горизонтальных и вертикальных вибраций. Непрерывность их воздействия не должна превышать 10~15% рабочего времени.